共享馈源的天线及制造产生多波束共享馈源的天线的方法技术

本发明专利技术公开一种共享馈源的天线及制造产生多波束共享馈源的天线的方法，其包括等间距（Ｐ）间隔开的多个相同的单独馈源，其特征在于：在围绕中心单独馈源（７，５）的相同子网（１－７，４－１０）中的单个馈源（１－１０）被关联起来，每个子网（１－７，４－１０）要综合波束，通过电磁耦合将每个子网的单独馈源相位耦合到一起，以及两个连续的子网（１－７，４－１０）包括至少一个共同的单独馈源（４，５，６，７），并且偏移了与大于或等于１的预定数量的间距（Ｐ）相对应的距离。本发明专利技术特别应用于卫星远程通信的领域。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种具有共享馈源(shared feed)的天线，以及一种制造具有用于产生多波束的共享馈源的天线的方法。本专利技术特别应用于卫星远程通信领域。
技术介绍
在卫星远程通信领域，操作者的需求正朝着越来越小的终端转移，A4或A5尺寸的终端，或者PDA(个人数字助理)类型的终端或者电话，以满足漫游的用户。 很多应用还涉及在现有系统中应用互联网或者更高比特速率的应用的趋势。 为了达成这些任务，天线构造日益复杂，其包括大量的与很多放大器相关联的馈源，以确保产生大约数以百计或千计的日益狭窄的波束，并提供全大陆或者全世界的覆盖范围。用形成卫星上机载的网络BFN的数字波束，或者通过形成GBBF设备的基于地面波束的来形成所述波束。 对于窄带应用和低于10GHz的低频波段，例如L或S波段，对于通常直径为9到15m或者甚至20m的给定的大尺寸的可展开的反射器(reflector)，难以增加天线的数量。在此情况下，已知利用将一个或两个有源天线放置在形成反射器的波束的前面，反射器是通过机载的模拟或者数字方式，或者通过地面设备制造。 对于宽带应用或者大于10GHz的高频波段，数字化技术受限于机载波段处理能力、形成网络BFN的波束的复杂性和技术可行性、以及最重要的在有效载荷水平上的过度能量消耗。通常，有效载荷无源地配置有对应于特定波束的馈源的结构。由于内部波束(inter-beam)隔离(isolation)约束(constraint)以及增益性能原因，这意味着根据同一个点(spot)到另一个点的频率重用场景(scenario)而在卫星上增加多个天线。此场景称为三或四色码(colour code)，并且通常迫使每个频率子带或者色彩要使用天线。 已知利用放置在抛物面反射器的焦点上的单独馈源的网络，以及通过重用从一个点到另一个点的馈源，这在专利EP0340429和EP0333166中有特别描述，来综合波束。这些构造能够利用具有低F/D比率的压縮天线(compact ante皿a) ， F为焦距而D为反射器的直径，并且这些结构可能使得波束紧凑，但会在未聚焦操作的情况下给出强的像差(aberration)。 还已知能够产生辐射结构，其包括一组通过电磁辐射耦合到一起的单独馈源，并且使得有可能辐射同相的波，这在专利EP0899814和EP0617480中有特别描述。这些结构由单独馈源激励，所述单独馈源由源自卫星的有效载荷信道的无线电频率类型的激励信号供电。
技术实现思路
本专利技术的目的是解决已知的波束形成系统的问题，并且提出一种具有馈源共享的天线，使得能够简单地产生大量的窄波束，而不用利用复杂波束形成电路，所述波束确保定位点而没有覆盖空区(coveragehole)，所述点表示有效C/1比率。比率C/I为所期望的信号C和干扰信号I之间的比率。 为此，本专利技术的主题是一种具有用于产生多波束的馈源的天线，其包括等间距间隔开的多个相同的单独馈源，其特征在于-在围绕中心单独馈源的相同子网中的单独馈源被关联起来，每个子网要综合波束，通过电磁耦合将每个子网的单独馈源相位耦合到一起，以及-两个连续的子网包括至少一个共同的单独馈源，并且偏移了与大于或等于1的预定数量的间距相对应的距离。有利地，每个子网包括单个激励馈源。 根据本专利技术的一个实施例，所述激励馈源是每个子网的中心单独馈源。 根据本专利技术的一个实施例，单独馈源是镀层在介质(dielectric)基板的第一面上的金属片，介质基板包括平行于第一面并且安装在形成接地平面的金属平面上的第二相对面，激励馈源安装在介质的第二面上，与每个子网的中心单独馈源成直线。激励馈源可以包括蚀刻在接地平面中的激励槽，其与每个子网的中心单独馈源成直线。 根据本专利技术的另 一个实施例，单独馈源是介质天线。 本专利技术还涉及一种制造天线的方法，所述天线具有用于产生多波束的根据所述的共享馈源，所述天线包括等间距间隔开的多个相同的单独馈源，其特征在于，包括下列步骤-选择抛物面反射器的直径D，-选择单独馈源的类型，-定尺寸并且产生围绕中心馈源的多个单独馈源的子网，所述子网要综合具有预定角孔径的波束，用电磁耦合将所述子网的馈源相位耦合到一起，-选择两个连续的子网之间的多个偏移间距，间距的数量大于或等于l，使得两个连续的子网包括至少一个共有的单独馈源，-确定所述抛物面反射器的焦距F，-计算与前述步骤中的选择相对应的波束的角孔径，并且将天线的理论性能与期望的性能相比较。 有利地，如果理论性能不相与期望的性能相对应，那么将反射器的尺寸修改为与比率F/D相比更大的值，增加子网的尺寸，因此其方向性按比例地增加为反射器的焦距，并且重新计算具有这些新尺寸的天线的新的理论性能。附图说明 通过参照附图通过仅图示而非受限的实例给出的说明书，本专利技术的特点和优点将变得更加明显，其中-图1 :根据本专利技术的，用大约50个点的结构获得的覆盖范围的例子的图；-图2a、2b、2c :根据本专利技术的，六边形网格馈源配置的三个例子的图；-图3a和3b :根据本专利技术的，矩形网格馈源结构的两个例子的图；-图4 :根据本专利技术的，用包括分布为六边形网格的七个馈源的子网所获得的理论辐射图形的例子；-图5 :根据本专利技术的，以具有43个波束的聚焦网络配置的欧洲的覆盖范围的例4子，其中43个波束是与43个点相对应的43个波束；-图6 :根据本专利技术的，包括多个片型单独馈源的子网的激励的第一个例子；-图7a和7b :根据本专利技术的两个示意图，分别是包括多个介质天线类型的单独馈源的子网的例子的立体图和正视图；-图8a和8b :根据本专利技术的两个示意图，分别是包括多个介质天线的子网的聚焦网络的例子的截面图和俯视图；-图9 :包括放置在抛物面反射器的焦平面上的多个馈源网络的天线的例子。具体实施例方式根据本专利技术的天线结构必须允许将信息传输到非常小尺寸的终端。目标终端的尺寸指示出天线参数必须具有的值，例如增益和噪声温度的比率G/T，称为品质因数，以及等效均元性辐射功率(equivalentisotropic radiated power)EIRP。对于给定的地理覆盖范围和给定的频率，G/T参数直接取决于待产生的波束的数量。因此，固定的频段和G/T值具有相应数量的波束以及所需的波束尺寸，以产生给定的覆盖范围。图l示出了用43个点30的配置获得的覆盖范围的例子，点30与等于0.5。的波束角e相对应。为了产生最佳覆盖范围，所有的点必须相接，或者甚至是交错，并且天线的增益必须被最优化到以与三角形或六边形网格情况下三个点之间的交集相对应的每个网格的空心处(hollow)。 点所需的尺寸需要将用于聚焦能量的抛物面反射器90的直径的尺寸减至最小。然后维持以限定放置在反射器的聚焦区域F中以及以多点的配置来照射此反射器的馈源或者单独馈源的网络。图9示出了一个天线的例子，其包括放置在抛物面反射器的聚焦平面中的多馈源网络91。 馈源必须综合由抛物面反射器在其聚焦平面附近感应的聚焦点。然而，常规的大批馈源，像在馈源与波束相对应的天线中所使用的，不允许将点定位为相接(touch)。对于相接的点，馈源的尺寸必须减小以使波束紧凑，但是会损害天线的整体效率，因为在此情况下，馈源以接近最大值或者相对于最大值小_3dB的水平照射反射器的边缘。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有用于产生多波束的共享馈源的天线，其包括等间距（Ｐ）间隔开的多个相同的单独馈源，其特征在于：－在围绕中心单独馈源（７，５，６４，８１）的相同子网（１－７，４－１０）中的单个馈源（１－２２，６３，６４，６５，８０，８１，８２）被关联起来，每个子网（１－７，４－１０）要综合波束（３０），通过电磁耦合将每个子网的单独馈源相位耦合到一起，以及－两个连续的子网（１－７，４－１０）包括至少一个共同的单独馈源（４，５，６，７），并且偏移了与大于或等于１的预定数量的间距（Ｐ）相对应的距离。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：G拉格内，
申请(专利权)人：泰勒斯公司，
类型：发明
国别省市：FR[法国]